基于创新能力培养的机械原理实践教学改革

何玉林　匡兵　黄伟

【摘 要】本文针对机械原理课程传统实践教学环节的不足，以创新能力的培养为导向，结合课外科技创新活动，对课程实验的内容和形式、课程设计的内容和考核形式进行了改革，突出实践教学对学生创新能力的培养。

【关键词】创新能力 机械原理 实践环节

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）12C-0163-02

机械原理是本科机械类专业和近机类专业的一门重要的技术基础课，是研究机械的工作原理、组成原理、设计原理和方法的一门学科，在培养学生的机构分析能力和设计能力、工程素质和综合能力等方面起着重要作用，在机械类创新型人才培养中也占有重要地位，学生综合素质的提高和创新精神的培养依赖于教学各个环节的支撑。《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中提出要强化实践教学环节，突出培养学生的科学精神、创造性思维和创新能力，培养拔尖创新人才。可见，实践教学是启发创新思维、开拓创新的重要手段，是进行工程实践的必要途径，对培养学生的综合素质和创新能力起着关键作用。

通过对我校机械类专业用人单位的调查，反馈的主要意见是：大多数学生的独立工作能力和解决实践问题的能力较差；缺乏创新精神等。而要提高学生独立工作的能力、处理和解决实际问题的能力、培养学生的创新意识，其核心就是让学生参与到工程实践中去。本文从机械原理课程的实验教学、课程设计和课外科技活动等实践环节入手，分析了目前存在的问题以及改革的内容和方法，为机械原理实践教学的改革提供参考。

一、机械原理实践教学存在的问题

我校机械原理课程传统的实践教学环节主要存在以下几个问题：课程知识与创新实践结合不够，实验课未能在教学中和理论教学融合在一起，没有发挥实验教学的作用，忽视了将知识内化为学生的能力与素质的培养。实践教学与科技创新活动结合不够，不能很好地培养学生的创新和设计能力。课程设计独立设课，与理论课脱节，忽视了整体设计的理念，未能体现知识的整合和连贯性。因此，实践教学不能很好地反映学生综合应用知识的能力和创新能力，难以达到对创新型人才培养的需要。

二、改革实验的内容和方式，培养学生的创新意识

（一）开发虚拟仿真实验，虚实结合，线上线下互动，激发学生的学习兴趣，培养主动意识。充分利用智能制造系统虚拟仿真实验教学中心，新增机构运动运动简图测绘虚拟仿真实验、刚性转子动平衡虚拟仿真实验，学生可以根据自己的学习时间预约后进行自主实验。机构运动运动简图测绘虚拟仿真实验与实际开设中的实验相对应，但实验机构更丰富，学生可以先在虚拟实验中心反复训练，熟能生巧，为学生参加实际的综合实验打下基础。而刚性转子动平衡虚拟仿真实验克服了实验室设备稳定性差和台套数少的缺点，通过虚拟实验帮助学生学习和理解重点和难点知识。

（二）实验内容与工程实际应用相结合，培养学生的观察分析能力和创新意识。学生通过机构运动运动简图测绘仿真实验后，要求学生去实地考察、调研现实中的机器或设备，至少完成一种设备的分析，并提交照片、视频和分析结果等相应的资料，将实验内容应用到工程实践中去，让学生更好地接触工程实际，激发学生的学习兴趣和产品创新意识，也为认知实验积累了丰富的素材。

（三）将认知实验贯穿到整个教学过程中。认知实验主要是进入实验室进行参观学习，其仪器设备主要是机械原理陈列柜、科技竞赛作品、先进的科研设备、科研成果转化设备以及往届学生搜集的一些机构的视频资料等。认知实验穿插在理论课的课前、课后或是课中，让学生了解相关机构的知识、设备的工作原理和应用领域等，增强学生的感性认识和对参加科研项目的渴望，更好地促进对课程知识的理解。

三、改革课程设计的内容和考核形式，培养学生的创新实践能力

（一）课程设计以项目或任务的形式驱动，穿插到理论教学的始终，鼓励学生主动创新。课程设计不再独立设课，而是在理论课开始时教师就将一些设计要求布置给学生，主题侧重于工程应用，可以是课外科技创新活动或科技竞赛主题，也可以是生产实际中的产品改造等，学生可以是以个人或团队的形式，自主选题和设计，通过查阅科技文献、到生产实际中调研等，完成总体方案设计→结构设计→计算分析→三维建模→相应功能的动画演示的全过程。学生在完成课程设计的过程中，充分发挥主观能动性和创造性，不但可以培养学生的创新思维、独立思考和分析解决问题的能力，也在一定程度上提升了学生的创新实践能力，还可以引起学生对课程的重视，激起学生的求知欲。

（二）考核侧重学生实践能力和素质的评价。机械原理课程考核的目的就是让学生把知识点学会并能应用，改变以往理论考试定结果的形式，将理论知识融入到相应的实验和课程设计环节中，如将“机构自由度计算”的理论考核融入到“机构运动运动简图测绘实验”中，“齿轮参数的计算分析”理论考核融入到“齿轮范成原理及参数测定”实验中，“机构运动分析”理论知识考核融入到“机械运动参数的测量与分析实验”中。学生在实验室于规定的时间内完成考核内容。考核内容设置不同等级的题目供学生选择，完成后就可以得到相应的考核成绩，如果学生对考核成绩不满意，可以继续选课并完成相关考核内容，直到满意为止。这样更好地促进了学生对知识的理解和掌握，提高了实践能力和自主学习的兴趣。在课程设计方面，除了要提交文字资料和图纸外，还要进行小组或是个人答辩，通过答辩锻炼学生的交流表达能力等。

四、以课外科技创新活动和教师科研活動为契机，拓展创新实践的途径

创新能力是通过不断学习、思考、实践逐步培养出来的。课外科技创新活动和教师科研活动是机械原理课程创新设计的延续，是培养学生知识应用能力和综合设计能力的另一种实践途径。利用开放实验室，加强实验室的软硬件建设，并配备相应的指导教师，营造良好的学习氛围，为学生参加科技创新活动和科研活动提供实践平台。由于活动不受年级的限制，只要学生愿意并有能力和兴趣，都鼓励学生到实验室，积极参与各种科技活动和科研活动，进一步促进科教协同发展。

通过对机械原理实践教学环节的改革，学生的学习兴趣和实践动手能力得到了增强；学生参加科技创新活动和创业创新项目的积极性得到了提高，综合素质也得到了一定的提升。由于学生创新思维和创新能力的培养贯穿大学的整个学习生涯，是一个不断学习、实践的过程，需要不断地改革和探索。

【参考文献】

[1]孙亮波，孔建益，黄美发，桂慧.在机械原理教学中引入机械创新设计项目的研究与实践[J].机械，2010（12）

[2]顾文斌，王怡，庄曙东.基于卓越工程师计划的“机械原理”课程改革与创新[J].中国电力教育，2013（16）

【基金项目】2016年度广西高等教育本科教学改革工程项目（2016JGB217，2016JGB224）；广西壮族自治区教育教学改革项目（2015JGA212）

【作者简介】何玉林（1980— ），女，湖南双牌人，桂林电子科技大学讲师，研究方向：机械原理及机械设计实践教学与改革；匡 兵（1972— ），男，桂林电子科技大学副教授，湖南耒阳人，研究方向：机械原理理论教学和管理。

（责编 丁 梦）